(57)【要約】  【課題】  マイクロレンズを形成するための凹部を形成する際に、良好な形状を維持しつつ、エッチング用穴からの異物の排出性の向上を図ることができるマイクロレンズの製造方法等を提案することを目的とする。  【解決手段】  複数のマイクロレンズ３ａを有するマイクロレンズシート３の製造方法において、エッチング用穴１３を有するエッチングマスク膜１２を基材１１に対して配置する工程と、エッチング用穴１３を介して基材１１をエッチングする第一エッチング工程と、エッチング用穴１３の開口面積を増大させる加工工程と、加工後のエッチング用穴１３を介して基材１１をエッチングする第二エッチング工程と、基材１１からエッチングマスク膜１２を除去する工程と、基材１１に形成された凹部１４を樹脂シート１７に転写する工程と、を有する。  【選択図】  図２
2007033998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法であって、
エッチング用穴を有するエッチングマスク膜を基材に対して配置する工程と、
前記エッチング用穴を介して前記基材をエッチングする第一エッチング工程と、
前記エッチング用穴の開口面積を増大させる加工工程と、
加工後の前記エッチング用穴を介して前記基材をエッチングする第二エッチング工程と、
前記基材から前記エッチングマスク膜を除去する工程と、
前記基材に形成された凹部を樹脂シートに転写する工程と、
を有することを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項２】
前記第一エッチング工程における処理時間と、前記第二エッチング工程における処理時間とは、略同一であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項３】
前記加工工程に先立って、
第一エッチング工程において前記基材に形成された凹部の径を計測する工程と、
その計測結果に基づいて前記加工工程における前記エッチング用穴の加工量を求める工程と、
を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項４】
前記加工工程において、
レーザ加工法を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の方法により製造されたことを特徴とするマイクロレンズシート。
【請求項６】
マイクロレンズシートとフレネルレンズシートを有する投射スクリーンの製造方法であって、
マイクロレンズシートの製造方法として、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の方法を用いたことを特徴とする投写スクリーンの製造方法。
【請求項７】
マイクロレンズシートとフレネルレンズシートを有する投射スクリーンであって、
マイクロレンズシートとして、請求項５に記載のマイクロレンズシートを用いたことを特徴とする投写スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶リア型プロジェクションテレビやＣＲＴリア型プロジェクションテレビ等では、映像をスクリーンの背面より拡大投写する投写スクリーンに、マイクロレンズを有するマイクロレンズシート（マイクロレンズアレイともいう）を用いている。
このような投写スクリーンは、投写レンズからの入射光を平行光に変換するフレネルレンズ（フレネルシート）と、フレネルレンズからの平行光を拡散させるマイクロレンズ（マイクロレンズ層）とからなる。
マイクロレンズの製造方法としては、熱可塑性樹脂などをマイクロレンズ成形型で型抜きすることによって形成されている。このマイクロレンズ成形型を形成する場合、各マイクロレンズに対応する半球形の凹部に対して、その各凹部を形成するためのエッチング用穴が、基材の表面に配置したエッチングマスク膜に設ける必要がある。特に、エッチングマスク膜に形成されるエッチング用穴は、良好な形状の凹部を得るために、微細な穴径であることが好ましいことから、例えばレーザ等よって形成されている。
しかしながら、エッチング用穴が微細であるために、基材のエッチングの際に、エッチング用穴が異物（エッチングされた基材材料）で塞がってしまい、凹部が形成されない、或いは凹部の形状にばらつきが発生してしまうという問題があった。
このため、特許文献１等に示すように、エッチングマスク膜に複数の穴からなるエッチング用穴を設けることで、エッチング用穴からの異物の排出性を向上させる技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２８６９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した技術では、エッチング用穴からの異物の排出性を確保するため、良好な形状の凹部の形成が犠牲にされている。すなわち、エッチング用穴の径を大きくしたり、その数を増やしたりしていることから、特にエッチング初期段階において、基材が必要以上にエッチングされてしまい、良好な形状（半球形）の凹部を得ることが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、マイクロレンズを形成するための凹部を形成する際に、良好な形状を維持しつつ、エッチング用穴からの異物の排出性の向上を図ることができるマイクロレンズの製造方法等を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法、マイクロレンズシート、投写スクリーンの製造方法、投写スクリーンでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズシートの製造方法において、エッチング用穴を有するエッチングマスク膜を基材に対して配置する工程と、前記エッチング用穴を介して前記基材をエッチングする第一エッチング工程と、前記エッチング用穴の開口面積を増大させる加工工程と、加工後の前記エッチング用穴を介して前記基材をエッチングする第二エッチング工程と、前記基材から前記エッチングマスク膜を除去する工程と、前記基材に形成された凹部を樹脂シートに転写する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、マイクロレンズシート用成形型となる基材をエッチング処理する際に、エッチングマスク膜に形成されたエッチング用穴の穴径や穴数等をエッチング処理中に増大させるので、第一エッチング工程においては微細なエッチング用穴を用いて基材に理想的な形状の凹部を形成することができ、第二エッチング工程においてはエッチング用穴の穴径等の増大により異物（溶解した基材材料）が排出しやすくなる。
これにより、基材（マイクロレンズシート用成形型）に理想的な形状の凹部が形成され、この成形型を用いることで、理想的な光学特性を有するマイクロレンズを多数備えるマイクロレンズシートを製造することが可能となる。
【０００６】
また、前記第一エッチング工程における処理時間と、前記第二エッチング工程における処理時間とが略同一であるものでは、エッチング処理の第一工程と第二工程とを容易に管理することが可能となる。
また、前記加工工程に先立って、第一エッチング工程において前記基材に形成された凹部の径を計測する工程と、その計測結果に基づいて前記加工工程における前記エッチング用穴の加工量を求める工程と、を含むものでは、第一エッチング工程において基材に形成された複数の凹部の形状がばらつく場合であっても、凹部の形状に基づいてエッチング用穴の加工を行うことが可能となるので、第二エッチング工程を経ることで、略均一な形状を有する複数の凹部を基材に形成することができる。
また、前記加工工程において、レーザ加工法を用いるものでは、エッチング用穴の加工を容易かつ正確に行うことができる。
【０００７】
第２の発明は、マイクロレンズシートが第１の発明の方法により製造されるようにした。この発明によれば、理想的な形状を有する複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズシートが製造され、所望の光学特性を得ることができる。
【０００８】
第３の発明は、マイクロレンズシートとフレネルレンズシートを有する投射スクリーンの製造方法であって、マイクロレンズシートの製造方法として、第１の発明の方法を用いるようにした。
この発明によれば、高品質のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズシートを備えているため、高い歩留まりで信頼性の高い投写スクリーンを製造することができる。
【０００９】
第４の発明は、マイクロレンズシートとフレネルレンズシートを有する投射スクリーンであって、マイクロレンズシートとして、第２の発明のマイクロレンズシートを用いるようにした。
この発明によれば、高品質のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズシートを備えているため、表示性能に優れた投写スクリーンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のマイクロレンズシートの製造方法、マイクロレンズシート、投写スクリーンの製造方法、投写スクリーンの実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るマイクロレンズシートの構成図である。
マイクロレンズシート３は、例えば、ＰＥＴからなるシート材の一方の面側に複数の略均一形状のマイクロレンズ３ａが形成されたものである。例えば、マイクロレンズ３ａは、最大径が約７０μｍ程度の半球形に形成されたものである。
マイクロレンズシート３は、平行光をレンズで拡散するものであって、例えば、リアプロジェクションテレビ等の映像投写装置の投写スクリーンにおいて、フレネルレンズを有するフレネルシートとともに用いられる。
【００１１】
次に、マイクロレンズシート３の製造方法について説明する。
図２は、マイクロレンズシート３の製造工程を工程順に示した図である。
（エッチングマスク膜配置工程）
まず、図２（Ａ）に示すように、マイクロレンズシート成形型となる、例えば石英からなる基材１１の外表面の一方に、例えばＣｒＯ−Ｃｒ膜（ＣｒＯを成膜した後にＣｒを成膜したもの）などのエッチングマスク膜１２を配置する。
なお、エッチングマスク膜１２の膜厚は、例えば、約４００Å（ＣｒＯ：１００Å、Ｃｒ：３００Å）程度である。また、エッチングマスク膜１２を基材１１の全面に配置する場合に限らず、一方の面（上面）にのみエッチングマスク膜１２を配置してもよい。
【００１２】
（エッチング用穴形成工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、基材１１の一方の面（上面）のエッチングマスク膜１２の所定位置に、レーザ加工装置２１を用いたレーザ加工により、エッチング用穴１３を形成する。このエッチング用穴１３を介して基材１１をエッチングすることで、基材１１に複数の凹部を形成し、マイクロレンズシート成形型とする。すなわち、エッチング用穴１３が形成されたい位置に、マイクロレンズ３ａが成形されるようになる。
【００１３】
ここで、レーザ加工装置２１の構成およびその動作について説明する。
図３は、レーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。
レーザ加工装置２１は、例えばＹＡＧレーザが発振されるレーザ発振器２２、全反射ミラー２３、集光レンズ２５、基材１１を載置するテーブル２６等によって構成されている。
全反射ミラー２３は、レーザ発振器２２からのレーザビーム２４の進行路上に配置され、レーザビーム２４を被加工物である基材１１に向けて反射させる。
集光レンズ２５は、全反射ミラー２３と基材１１との間に配置され、全反射ミラー２３により反射されたレーザビーム２４を集光して基材１１のエッチングマスク膜１２のエッチング用穴１３を形成する加工点１１ａに照射する。
テーブル２６は、基材１１を載置すると共に、制御手段（図示せず）によりＸ軸またはＹ軸方向に移動可能である。なお、テーブル２６を移動させず、レーザ発振器２２、全反射ミラー２３および集光レンズ２５をＸ軸またはＹ軸方向に移動可能に構成してもよい。
また、基材１１が載置されたテーブル２６をガラスチャンバー等で囲い、基材１１への異物等の付着を防止するようにしてもよい。
【００１４】
そして、このようなレーザ加工装置２１を用いて、基材１１のエッチングマスク膜１２にエッチング用穴１３を形成する。
具体的には、まず、外表面にエッチングマスク膜１２が配置された基材１１をテーブル２６上に載置し、エッチング用穴１３を形成すべき位置にレーザビーム２４が照射されるようにテーブル２６を移動させる。
次いで、レーザ発振器２２を駆動させて、加工点１１ａに、レーザ発振器２２から照射されたレーザビーム２４を集光して、エッチング用穴１３を形成する。
そして、テーブル２６上の基材１１を、次のエッチング用穴形成位置に移動させて、複数のエッチング用穴１３を順次形成する。
本実施形態においては、一つのエッチング用穴１３に対して、一つの凹部１４を形成するので、各エッチング用穴１３は略均一の穴径（例えば、直径２μｍ程度）で、略均一に配置される。
なお、エッチング用穴１３は、基材１１がエッチングできるものであれば、大きさ、形状、個数および配置等はこれに限定するものではない。
【００１５】
（第１エッチング工程）
図２（Ｃ）に戻り、エッチング用穴１３を形成したエッチングマスク膜１２を介して、基材１１をウェットエッチングする。微細なピンホールからなるエッチング用穴１３を介して、基材１１がエッチングされ、エッチング用穴１３を中心とした略理想的な半球形の凹部１４が基材１１に徐々に形成される。
しかし、エッチング処理が進行して凹部１４が最終形状に近づいて行くと、エッチング用穴１３から排出される異物（エッチングされた基材材料）の量が徐々に増大する。このため、次第に、エッチング用穴１３が詰まったり、異物の排出効率が低下したりしてしまう。
そして、異物の詰まり方や異物の排出効率の変化は、エッチング用穴１３毎に異なるため、基材１１に形成される複数の凹部１４の形成進度はそれぞれ異なるものとなる。これにより、各凹部１４の形状にばらつきが発生して、均一な品質のマイクロレンズシート３の製造が困難となる。
【００１６】
（エッチング用穴拡大工程）
そこで、凹部１４の形成中に、エッチングマスク膜１２に形成されたエッチング用穴１３の開口面積（穴径等）を拡大する。すなわち、基材１１のエッチング処理中に、エッチング用穴１３からの異物（基材材料）の排出量が多くなったところで、エッチング用穴１３の穴径を拡大して、異物の排出を円滑にすることで、異物の詰まり等を防止する。
具体的には、まず、基材１１をエッチング液中から取り出し、純水で洗浄して、エッチング処理の進行を停止させる
次いで、図２（Ｄ）に示すように、基材１１を、再度、レーザ加工装置２１のテーブル２６上に載置し、レーザビーム２４によりエッチング用穴１３の開口面積（穴径等）を拡大する。
【００１７】
エッチング処理を中断する時期は、エッチング時間により管理する。例えば、全体で１０分間のエッチングを施す場合には、約５分間のエッチング処理を行ったところで、一旦、処理を中断する。すなわち、前半の約５分間は微細な穴径のエッチング用穴１３により基材１１のエッチングを行い、後半の約５分間は拡大した穴径のエッチング用穴１３により基材１１のエッチングを行う。
このように、エッチング処理を時間管理することで、エッチングの再現性を容易に確保することができる。
なお、エッチング処理を中断時期は、形成するマイクロレンズ３ａの大きさ、エッチング用穴１３の初期穴径、基材１１の材料、エッチング液の種類等の条件により、適宜、変更可能である。
【００１８】
最大径が約７０μｍの半球形の凹部１４を形成する場合、最大径が約３５μｍ程度となったところでエッチング処理を中断するので、エッチング用穴１３の穴径を約２μｍ（初期穴直径）から、例えば約２０μｍ程度に拡大することが可能である。このように穴径を１０倍とした場合には、エッチング用穴１３からの異物（基材材料）の排出能力は約１００倍となる。
なお、エッチング用穴１３の加工後の穴径は、複数のエッチング用穴１３の全てについて略同一であってもよいし、それぞれ異なる穴径としてもよい。
【００１９】
例えば、エッチング用穴１３を異なる穴径に加工する場合には、以下の方法を用いることができる。
まず、基材１１に対するエッチング処理を停止させた後に、基材１１に存在する形成途中の凹部１４の大きさ、具体的には、凹部１４の最大径を計測する。基材１１は極めて薄い膜からなるため、形成途中の凹部１４の最大径を外部から計測することが可能である。形成途中の凹部１４の最大径を計測することで、エッチングの進行度合い、言い換えれば、各凹部１４の形成の進行度合いが把握できる。このようにして、基材１１に存在する複数の凹部１４の形状のばらつきを確認することができる。
次に、エッチング用穴１３の穴径を拡大加工する際に、各凹部１４の形成の進行度合いに応じて、各エッチング用穴１３の開口面積（加工量）を決定する。例えば、凹部１４ａの直径が、全ての凹部１４の平均直径よりも小さい場合には、凹部１４ａのエッチング量を増大させる必要があるので、エッチング用穴１３ａの直径を予定の直径（例えば、２０μｍ）よりも大きめに形成する（例えば、２２μｍ）。一方、凹部１４ｂの径が、全ての凹部１４の平均直径よりも大きい場合には、凹部１４ｂのエッチング量を抑制する必要があるので、エッチング用穴１３ｂの直径を予定の直径よりも小さめに形成する（例えば、１８μｍ）。
このようにして、凹部１４の形状にばらつきが発生した場合には、そのばらつきに応じて、各エッチング用穴１３の穴径の加工量に差異を設ける。
【００２０】
（第２エッチング工程）
その後、図２（Ｅ）に示すように、基材１１を再びウェットエッチングする。すなわち、径が拡大されたエッチング用穴１３を介して基材１１をエッチングすることで、凹部１４の形成を完成させる。
このとき、エッチングマスク膜１２に形成された複数のエッチング用穴１３のそれぞれは、開口面積、すなわち穴径が拡大されているので、異物（基材材料）によって詰まることなく、良好に異物を排出することが可能となっている。したがって、エッチング液が基材１１に浸透、エッチングされて、略理想的な形状を有する凹部１４が形成される。
【００２１】
特に、各エッチング用穴１３の開口面積（加工量）に差異を設けた場合には、エッチング処理の初期段階において凹部１４の形状にばらつきが発生した場合であっても、このばらつきが改善されて、全ての凹部１４の形状を略均一化させることができる。
【００２２】
このように、凹部１４の形成において、エッチング処理の前半においては、略理想的な形状の凹部１４を形成するためにエッチング用穴１３の穴径を微細なものとし、エッチング処理の後半においては、エッチング用穴１３からの異物（基材材料）の排出量の増大に対応するためにエッチング用穴１３の穴径を拡大させることで、略均一で略理想的な形状の凹部１４が基材１１に複数形成される。
【００２３】
（エッチングマスク膜除去工程）
そして、凹部１４の形成が完了したら、図２（Ｆ）に示すように、基材１１からエッチングマスク膜１２をウェットエッチングにより除去する。
なお、この際のエッチング液は、基材１１のエッチング処理におけるエッチング液とは異なることは言うまでもない。
これにより、マイクロレンズ用成形型１６の形成が完成する。
【００２４】
（転写工程）
最後に、図２（Ｇ）に示すように、マイクロレンズ用成形型１６の上面（凹部１４が形成された面）に、所定の厚さの樹脂シート１７、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの熱可塑性樹脂を加熱しながら押し当てる。そして、図２（Ｈ）に示すように、樹脂シート１７をマイクロレンズ用成形型１６から引き離すことで、樹脂シート１７の一方の面に、マイクロレンズ用成形型１６の凹部１４の形状に対応したマイクロレンズ３ａが転写される。
こうして、樹脂からなるマイクロレンズシート３が完成する。
【００２５】
以上説明したように、マイクロレンズシート３の製造工程において、マイクロレンズ３ａの型となる基材１１の凹部１４をウェットエッチングで形成する際に、エッチングマスク膜１２のエッチング用穴１３の開口面積をエッチング処理中に拡大するので、エッチング処理により発生する異物（基材材料）の量が徐々に増大しても、エッチング用穴１３から良好に排出させることができる。
これにより、エッチング用穴１３が異物で塞がってしまうことによる、凹部１４の形成不良が防止され、凹部１４を確実に形成することができる。
特に、凹部１４の形成途中において、凹部１４の形状にばらつきが発生した場合であっても、そのばらつきに応じて、エッチング用穴１３の開口面積を調整することで、略均一な形状の凹部１４を基材１１に複数形成することができる。
したがって、高品質のマイクロレンズ３ａを有するマイクロレンズシート３を作製することができる。
【００２６】
（投写スクリーン製造工程）
そして、このマイクロレンズシート３を用いて、投写スクリーンを製造する場合には、図４に示すように、マイクロレンズシート３をマイクロレンズ３ａ側がフレネルシート２側に対向するように、フレネルシート２に平行に配設する。
この投写スクリーン１によれば、投写レンズから光が照射されると、フレネルシート２は入射光を平行光に変換し、マイクロレンズシート３はマイクロレンズ３ａにより平行光を水平方向および垂直方向に拡散して、ユーザに光（映像）を届けることができる。
すなわち、上述したマイクロレンズシート３を用いることにより、信頼性の高い投写スクリーン１を製造することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ或いはプロセスは一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
本発明は、例えば、以下のような変更をも含むものとする。
【００２８】
上述した実施形態では、エッチングマスク膜１２に形成されたエッチング用穴１３の穴径を拡大することでエッチング用穴１３の開口面積を増やす場合について説明したが、これに限らない。
エッチング用穴１３の穴の数を増やすことで、開口面積を拡大してもよい。例えば、エッチング用穴１３が１つ（図５（Ａ））であったものを５つ（図５（Ｂ））に増やしてもよい。
また、穴数を増やすと共に、穴径を拡大してもよい。例えば、直径２μｍの１つのエッチング用穴１３から直径５μｍの４つのエッチング用穴１３にしてもよい。
また、穴数を増やす場合において、全てのエッチング用穴１３の直径が同一でなくてもよい。例えば、中央に配置されたエッチング用穴１３の穴径を直径５μｍとし、周辺のエッチング用穴１３の穴径を直径３μｍとしてもよい。
また、エッチング用穴１３が当初から複数の穴からなり、更にその穴数を増やす場合であってもよい。そして、エッチング用穴１３の形成位置（分布）を調整することで、理想的な形状の凹部１４を形成するようにしてもよい。
【００２９】
エッチング用穴１３の形状としては、丸穴に限らず、三角形、四角形、多角形、星形、十字形等であってもよい。いずれにしても、エッチング処理の後半には、エッチング用穴１３の開口面積が拡大して、異物（基材裁量）の排出が良好となればよい。
【００３０】
また、エッチング処理の略中間時点において、処理を一旦停止させる場合について説明したが、停止させる時期（タイミング）は適宜変更可能である。また、停止させる回数としては、１度に限らず、複数回であってもよい。
【００３１】
また、レーザビームによりエッチングマスク膜を加工する場合を説明したが、フォトリソ法などの他の加工方法を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係るマイクロレンズシートの構成図である。
【図２】マイクロレンズシートの製造工程を工程順に示した図である。
【図３】レーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】投写スクリーンの概略構成を示す模式図である。
【図５】エッチングマスク膜に形成されるエッチング用穴の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…投写スクリーン、  ２…フレネルシート、  ３ａ…マイクロレンズ、
３…マイクロレンズシート、  １１…基材、  １２…エッチングマスク膜、
１３…エッチング用穴、  １４…凹部、  １６…マイクロレンズ用成形型、
１７…樹脂シート、  ２１…レーザ加工装置、  ２４…レーザビーム
【図１】
2007033998.tif 000003
【図２】
2007033998.tif 000004
【図３】
2007033998.tif 000005
【図４】
2007033998.tif 000006
【図５】
2007033998.tif 000007